热力耦合分析单元简介
fluent热力耦合
fluent热力耦合English Answer:Introduction.Conjugate heat transfer (CHT) is a numerical technique that couples the solution of the fluid flow and heat transfer equations in a single computational domain. This approach is necessary when the heat transfer between the fluid and the solid surfaces significantly affects the flow field. CHT is widely used in various engineering applications, including heat exchangers, gas turbines, and electronic cooling systems.Methodology.The CHT method involves solving the governing equations for fluid flow and heat transfer simultaneously. The fluid flow equations are typically the Navier-Stokes equations, which describe the conservation of mass, momentum, andenergy. The heat transfer equations are usually the energy equation for the fluid and the heat diffusion equation for the solid surfaces.The coupling between the fluid and solid domains is achieved through the boundary conditions at the fluid-solid interface. The boundary conditions specify the heat flux or temperature at the interface, which depends on the heat transfer mechanisms involved. Common heat transfer mechanisms include conduction, convection, and radiation.Implementation.CHT can be implemented using various numerical methods, including the finite element method (FEM), the finite volume method (FVM), and the boundary element method (BEM). The choice of numerical method depends on the specific application and the available computational resources.Benefits.CHT offers several benefits over traditional uncoupledapproaches, where the fluid flow and heat transfer equations are solved separately. These benefits include:Improved accuracy: CHT captures the interaction between the fluid flow and heat transfer, leading to more accurate predictions of temperature and velocity fields.Reduced computational time: CHT can reduce computational time compared to uncoupled approaches, as it eliminates the need to iterate between the fluid flow and heat transfer solvers.Increased robustness: CHT is more robust than uncoupled approaches, as it can handle complex geometries and boundary conditions more effectively.Applications.CHT has been successfully applied to a wide range of engineering problems, including:Heat exchangers: CHT is used to optimize the thermalperformance of heat exchangers by predicting the temperature distribution and heat transfer rates.Gas turbines: CHT is employed to analyze the complex heat transfer processes in gas turbines, including blade cooling and combustion.Electronic cooling: CHT is utilized to design and optimize electronic cooling systems, ensuring the reliable operation of electronic devices.Conclusion.CHT is a powerful numerical technique that enables the accurate prediction of fluid flow and heat transfer phenomena. By coupling the fluid flow and heat transfer equations in a single computational domain, CHT provides valuable insights into the interaction between these two physical processes. CHT has proven to be an indispensable tool in the design and analysis of various engineering systems.Chinese Answer:引言。
ansys热流双向耦合+结构单向耦合
ANSYS软件是一种强大的有限元分析软件，广泛应用于工程领域的热流双向耦合和结构单向耦合分析。
本文将从热流双向耦合和结构单向耦合的基本原理、ANSYS软件的应用方法以及应用案例等方面进行介绍和分析。
一、热流双向耦合的基本原理1. 热流双向耦合是指热传导和流体流动之间相互影响的耦合分析方法。
2. 在热流双向耦合分析中，热传导和流体流动之间存在相互影响的物理过程。
热传导会导致流体的温度分布发生变化，而流体的流动又会影响热传导的过程。
3. 热流双向耦合分析可以用于模拟汽车发动机的冷却系统、航空发动机的燃烧室等工程问题，对于研究热传导和流体流动之间的复杂耦合现象具有重要意义。
二、结构单向耦合的基本原理1. 结构单向耦合是指结构应力和温度之间的单向耦合分析方法。
2. 在结构单向耦合分析中，结构的应力状态会随着温度的变化而发生变化，而温度的变化不会受到结构应力的影响。
3. 结构单向耦合分析可以用于模拟航空航天器在进入大气层时的热应力行为、电子器件的热机械性能等工程问题，对于研究结构应力和温度之间的复杂耦合现象具有重要意义。
三、ANSYS软件的应用方法1. ANSYS软件是目前应用最为广泛的有限元分析软件之一，具有强大的热流双向耦合和结构单向耦合分析功能。
2. 在进行热流双向耦合分析时，可以利用ANSYS软件中的流体动力学模块和热传导模块进行耦合求解，得到热传导和流体流动的相互影响结果。
3. 在进行结构单向耦合分析时，可以利用ANSYS软件中的结构分析模块和热分析模块进行耦合求解，得到结构应力和温度之间的单向耦合结果。
四、应用案例分析1. 以汽车发动机冷却系统为例，可以利用ANSYS软件进行热流双向耦合分析，研究冷却水在发动机中的流动和散热过程，为发动机的热管理设计提供依据。
2. 以航空航天器进入大气层时的热应力行为为例，可以利用ANSYS 软件进行结构单向耦合分析，研究航空航天器在高速进入大气层时的热应力分布，为材料选型和结构设计提供依据。
(完整)ANSYS热分析详解
第一章简介一、热分析的目的热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度(热通量〕等。
热分析在许多工程应用中扮演重要角色,如内燃机、涡轮机、换热器、管路系统、电子元件等。
二、ANSYS的热分析•在ANSYS/Multiphysics、ANSYS/Mechanical、ANSYS/Thermal、ANSYS/FLOTRAN、ANSYS/ED 五种产品中包含热分析功能，其中ANSYS/FLOTRAN不含相变热分析。
•ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程,用有限元法计算各节点的温度，并导出其它热物理参数。
•ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传递方式。
此外,还可以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。
三、ANSYS 热分析分类•稳态传热:系统的温度场不随时间变化•瞬态传热：系统的温度场随时间明显变化四、耦合分析•热－结构耦合•热－流体耦合•热－电耦合•热－磁耦合•热－电－磁－结构耦合等第二章 基础知识一、符号与单位W/m 2—℃二、传热学经典理论回顾热分析遵循热力学第一定律,即能量守恒定律：●对于一个封闭的系统（没有质量的流入或流出〕PE KE U W Q ∆+∆+∆=-式中：Q —— 热量; W —- 作功；∆U ——系统内能; ∆KE —-系统动能; ∆PE ——系统势能；● 对于大多数工程传热问题：0＝＝PE KE ∆∆； ● 通常考虑没有做功：0=W , 则:U Q ∆=；●对于稳态热分析：0=∆=U Q ,即流入系统的热量等于流出的热量； ●对于瞬态热分析：dtdUq =，即流入或流出的热传递速率q 等于系统内能的变化. 三、热传递的方式1、热传导热传导可以定义为完全接触的两个物体之间或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的内能的交换。
热传导遵循付里叶定律：dxdT k q -=''，式中''q 为热流密度(W/m 2），k 为导热系数（W/m-℃），“—”表示热量流向温度降低的方向。
dyna 热结构耦合
dyna 热结构耦合Dyna热结构耦合引言：Dyna是一种常用的动力学分析软件，广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域中的结构热耦合分析。
本文将介绍Dyna热结构耦合的基本原理、应用领域以及分析方法。
一、基本原理热结构耦合分析是指在结构分析的基础上，加入热传导方程，考虑热载荷对结构的影响。
Dyna通过求解结构的动力学方程和热传导方程来实现热结构耦合分析。
在求解过程中，Dyna采用有限元法进行离散，将结构和热传导方程分别离散为节点和单元，并通过求解节点温度和结构响应来得到热力耦合分析结果。
二、应用领域Dyna热结构耦合分析广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。
在航空航天领域，热结构耦合分析可用于预测航天器进入大气层时的热响应，以及航天器在高温环境下的结构稳定性。
在汽车领域，热结构耦合分析可用于评估发动机和排气系统的热响应，优化散热系统设计。
在船舶领域，热结构耦合分析可用于评估船舶的防火性能，提高船舶的安全性。
三、分析方法Dyna热结构耦合分析的主要步骤包括：前处理、求解和后处理。
在前处理阶段，需要建立结构模型和热传导模型，并定义边界条件和加载条件。
在求解阶段，Dyna将结构的动力学方程和热传导方程转化为矩阵方程，并通过迭代求解得到节点温度和结构响应。
在后处理阶段，可以通过可视化工具对结果进行展示和分析，以得到结构的温度分布和应力应变分布等信息。
四、案例分析以航天器进入大气层时的热响应为例，介绍Dyna热结构耦合分析的具体过程。
首先，需要建立航天器的结构模型和热传导模型，并定义边界条件和加载条件。
然后，通过Dyna求解结构的动力学方程和热传导方程，得到节点温度和结构响应。
最后，通过后处理工具对结果进行可视化分析，得到航天器在不同时间段的温度分布和应力应变分布，以评估其在大气层进入过程中的热响应。
结论：Dyna热结构耦合分析是一种在结构分析基础上考虑热载荷的分析方法，通过求解结构的动力学方程和热传导方程，得到结构的温度分布和应力应变分布等信息。
Ansys经典界面耦合场分析单元转换
自由度：结构位移；温度；电势
单元几何形状
2、间接耦合法
间接耦合法又称序贯耦合法，主要通过将第一次场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现两种场的耦合。
间接法一般是先采用常规热单元进行热分析，然后将热单元转换为相应的结构单元，并将求得的节点温度作为体载荷施加到模型上再进行结构应力分析，因此在整个分析过程中存在热单元与结构单元的转换问题，下表列出了热单元与相应的结构单元的对应关系。
耦合场：热-应力；热-电；热-应力-电
节点数：4
自由度：结构位移；温度；电势
单元几何形状
CONTA174
维度：3D
耦合场：热-应力；热-电；热-应力-电
节点数：8
自由度：结构位移；温度；电势
单元几何形状
CONTA175
维度：2D或3D
耦合场：热-应力；热-电；热-应力-电
节点数：1
自由度：结构位移；温度；电势
PLANE82
PLANE78
PLANE83
SOLID87
SOLID92
SOLID90
SOLID95
SHELL131
SHELL181
SHELL132
SHELL91/SHELLSURF152
SURF154
SHELL157
SHELL163
维度：3D
耦合场：热-流体
节点数：2或4
自由度：温度；压力
单元几何形状
FLUID141
维度：2D
耦合场：热-流体
节点数：4
自由度：温度；压力；速度
单元几何形状
FLUID142
维度：3D
耦合场：热-流体
节点数：8
自由度：温度；压力；速度
CAXA CAE 力、热耦合分析
发动机力热耦合分析模型这里将展示如何在小型双行程hobby engine模型中进行热-应力耦合分析，以及如何设置正确设置热边界条件，以便预测热诱导应力变形。
这里将在发动机的圆柱壁内部区域施加等效热流来模拟燃烧产热效应。
热分析还需在发动机块的末端施加已知座温度。
这里唯一的应力边界条件来自固定螺栓的约束。
程序会自动计算温度分布和其诱导产生的变形。
当热变形收到拘束时会产生热应力，它们大多发生在发动机块周围。
许多传统的FEA 工具进行热和应力耦合分析时，通常要首先进行热传分析得到温度分布，再在应力模型上覆盖温度结果从而得到热变形和热应力。
这种隔离、分步的方法不仅不准确，而且若材料性质具有温度依赖性时，结果可能永远不收敛或不可能给出准确结果。
CAXA CAE通过同时求解热传和应力平衡，从而能够直接模拟这类耦合的问题。
这样能对各种物理性进行同时、真实的模拟。
用户可自行改变内部热流强度，或在发动机块上添加散热片，观察它们对分析的影响。
模拟步骤：1.打开CAXA 3D实体设计，打开离心机的模型的2strokeEngine1. ics文件。
2.单击多物理FEA主工具条上的“添加FEA”键（），新建一个新的分析。
在弹出的选择分析类型对话框中的分析类型选择“静态/稳态分析”，维度为“3D”。
之后会弹出Mutiphysics FEA的分析选项卡，选项卡的上半部分为有限元分析树状图，由此可观察分析的设置进度。
分析树状图的下半部为各分析页。
首先自动显示的是分析页面，我们在物理性部分勾选“应力”和“热”：3.单击模型叶图，在FEA单位部分更改长度单位=cm，单位系统=SI，温度=C-Celsius。
单击分析树图上模型叶图下的材料叶图，会在分析树图下方显示材料页面。
开始材料页面使用默认材料，更改材料可以在类别下拉菜单选“碳钢”，名称选择“AISI 1040 退火碳钢”。
用户可以单击“编辑材料”，观察、修改所选材料的线性性质。
用户也可勾选材料页面的“非线性/各向异性”，此时单击“编辑材料”，可观察、修改所选材料的非线性性质：如果编辑了材料性质，材料名称前会多出字母E，表示该材料已经过编辑（edited）。
abaqus顺序热力耦合
abaqus顺序热力耦合
在Abaqus中进行顺序热力耦合可以通过以下步骤完成：
1.设置热传导方程：定义材料属性（热导率、比热量、密度等），并将它们与热传导方程链接。
2.设置温度边界条件：在模拟开始前指定温度边界条件，这可以包括设定热源或热沉，或者通过设定温度或热流来指定界面或表面上的热边界条件。
3.运行热传导分析：使用求解器来执行热传导分析，该分析将根据边界条件和材料属性计算出温度场。
4.计算热应力：使用Abaqus CAE中的线性静力学分析（或其他类型的分析），将温度分布提供给材料的力学性质。
可以使用离散单元方法来计算热-机械应力。
5.原型尺寸被修改。
使用变形缩放功能来修改计算出的应力场，以与实际的结构尺寸相对应并确定在实验（或实际）条件下材料的热响应。
6.求解器在模拟过程中求解热方程并通过优化时间步长和网格尺寸对模型进行动态优化。
需要注意的是，在使用顺序热力耦合进行热分析时，需要明确定义热传导特性和材料/几何特性，并且需要特别注意热-机械应力确定的方法。
聘请专业的仿真工程师可以提高仿真的精度和效果，并帮助企业发现潜在问题并制定可行解决方案。
热力耦合·AnsysWorkBench摩擦生热简例
热力耦合·AnsysWorkBench摩擦生热简例
大家好，这次简单介绍在workbench里如何分析摩擦生热。
首先新建瞬态结构分析Transient Structural。
右键A3导入模型后，在右侧选择2D分析。
进入有限元分析后，给两个模型插入命令设置材料的网格类型，使用solid223，结构-热耦合。
两个模型的接触设置为有摩擦接触，摩擦系数0.2。
设置接触的求解方法是增强型拉格朗日算法，刚度每次更新。
给接触插入命令流，接触内包含结构自由度和温度自由度。
给平板设置固定约束，滑块设置位移约束。
在滑块上施加一个压力。
在分析上插入命令流。
/solu!在求解程序中
allsel!所有参与计算的单位和节点
tref,0!热分析参考温度是0℃
trnopt,full!瞬态分析的方法是Full Newton-Raphson，完全法timint,off,struc!关闭结构的瞬态分析，只进行瞬态热分析tintpr,,,,1.0!使用默认一阶积分
结果中设置自定义结果，查看温度
求解后的结果，自定义温度。
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共享：热力耦合分析单元简介！ 挑选了部分常用的，希望能方便大家的使用，其中自己翻译了一部分，不准确之处还望见谅，大家还可以继续补充哦！： SOLID5－三维耦合场实体 具有三维磁场、温度场、电场、压电场和结构场之间有限耦合的功能。本单元由8个节点定义， 每个节点有6个自由度。在静态磁场分析中，可以使用标量势公式（对于简化的RSP，微分的DSP，通用的GSP）。在结构和压电分析中，具有大变形的应力 钢化功能。与其相似的耦合场单元有PLANE13、SOLID62和SOLID98。
INFIN9－二维无限边界 用于模拟一个二维无界问题的开放边界。具有两个节点，每个节点上带有磁向量势或温度自由 度。所依附的单元类型可以为PLANE13和PLANE53磁单元，或PLANE55和PLANE77和PLANE35热单元。使用磁自由度（ＡＺ）时， 分析可以是线性的也可以是非线性的，静态的或动态的。使用热自由度时，只能进行线性稳态分析。
PLANE13－二维耦合场实体 具有二维磁场、温度场、电场和结构场之间有限耦合的功能。由4个节点定义，每个节点可达到 4个自由度。具有非线性磁场功能，可用于模拟B－H曲线和永久磁铁去磁曲线。具有大变形和应力钢化功能。当用于纯结构分析时，具有大变形功能，相似的耦合 场单元有SOLID5、SOLID98和SOLID62。
LINK31－辐射线单元 用于模拟空间两点间辐射热流率的单轴单元。每个节点有一个自由度。可用于二维（平面或轴对称）或三维的、稳态的或瞬态的热分析问题。 允许形状因子和面积分别乘以温度的经验公式是有效的。发射率可与温度相关。如果包含热辐射单元的模型还需要进行结构分析，辐射单元应当被一个等效的或（空）结构单元所代替。
LINK32－二维传导杆 用于两节点间热传导的单轴单元。该单元每个节点只有一个温度自由度。可用于二维（平面或轴对称）稳态或瞬态的热分析问题。 如果包含热传导杆单元的模型还需进行结构分析，该单元可被一个等效的结构单元所代替。
LINK33－三维传导杆 用于节点间热传导的单轴单元。该单元每个节点只有一个温度自由度。可用于稳态或瞬态的热分析问题。 如果包含热传导杆单元的模型还需进行结构分析，该单元可被一个等效的结构单元所代替。
LINK34－对流线单元 用于模拟节点间热对流的单轴单元。该单元每个节点只有一个温度自由度。热对流杆单元可用于二维（平面或轴对称）或三维、稳态或瞬态的热分析问题。 如果包含热对流单元的模型还需要进行结构分析，热对流单元可被一个等效（或空）的结构单元所代替。单元的对流换热系数可分为非线性，即对流换热系数是温度或时间的函数。
PLANE35－二维六节点三角形热实体 它是一个与八节点PLANE77单元兼容的三角形单元。适用于形状不规则的模型（例如从不同的CAD/CAM系统产生的模型）划分网格。只有一个温度自由度。 适用于二维的稳态或瞬态热分析。如果包含该单元的模型还需进行结构分析，可被一个等效的结构单元（如PLANE2）所代替。可用作平面单元或轴对称环单元。
INFIN47－三维无限边界 用于模拟无边界场问题的开放边界。其单元形状为四节点四边形或三节点三角形，每个节点可以有磁势或温度自由度。 所依附的单元类型可以是SOLID5、SOLID96或SOLID98磁单元，也可以是SOLID70、SOLID90或SOLID87热实体单元。具有 磁自由度时，可以进行线性或非线性静态分析。具有热自由度时，只能进行静态分析（线性或非线性）。
PLANE55－二维热实体 可作为一个具有二维热传导能力的平面或轴对称环单元使用。具有四个节点，每个节点只有一个温度自由度。 可用于二维稳态或瞬态热分析问题，并可以补偿由于恒定速度场带来的质量输运热流。如果包含热单元的模型还需进行结构分析，该单元应当被一个等效的结构单元（如PLANE42）所代替。 此单元有一个选项，用来模拟通过多孔介质的非线性稳态流动（渗流）。此时，原有的热参数被解释成相似的流体流动参数。
SHELL57－热壳 三维的具有面内导热能力的单元，具有四个节点，每个节点一个温度自由度。该单元可用于三维的稳态或瞬态的热分析问题。 如果包含本单元的模型还需要进行结构分析，可被一个等效的结构单元代替（如SHELL63）所代替。如果面内及横向的导热都需要考虑的话，则需要使用实体单元SOLID70或SOLID90。
SOLID70－三维热实体 具有八个节点，每个节点一个温度自由度。该单元可用于三维的稳态或瞬态的热分析问题，并可补偿由于恒定速度场质 量输运带来的热流损失。如果包含热实体单元的模型还需进行结构分析，可被一个等效的结构单元（如SOLID45）所代替 此单元有一个选项，用来模拟通过多孔介质的非线性稳态流动。此时，原有的热参数被解释成相似的流体流动参数。例如，温度自由度等效为压力自由度。
MASS71－热质量 点单元，只有一个温度自由度。具有热容但忽略内部热阻的物体，如果其内部无明显的温度梯度，则可使用热质量单元 来模拟它以进行瞬态热分析。该单元还有一个功能，即温度与热产生率相关的能力。可用于一维、二维或三维的稳态或瞬态热分析。 在稳态求解中，它只起到温度相关的热源或热的接收器的作用。其它在热分析问题中有特殊用途的单元为COMBIN14和COMBIN40。 如果包含热质量单元的模型还需要进行结构分析，该单元可被一个等效的结构单元所代替（如MASS21）。
PLANE75－轴对称谐分析热实体 可作为具有三维导热能力的轴对称单元使用。有四个节点，每个节点只有一个温度自由度。它是PLANE55单元轴对称型的一般形式，可承受非轴对称载荷。在剪切偏移中描述了各种载荷情况。 该单元可用于二维轴对称的稳态或瞬态热分析问题。其等效结构单元如PLANE25，相似的带中间节点的单元是PLANE78。
PLANE77－二维八节点热实体 是PLANE55的高阶形式，每个节点只有一个温度自由度。八节点单元有协调的温度形函数，尤其适用于描述弯曲的边界。
PLANE78－八节点轴对称谐分析热实体 可作为具有三维导热能力的轴对称单元使用。每个节点只有一个温度自由度。它是PLANE77单元的一般形式，可承受非轴对称载荷。在剪切偏移中描述了各种载荷情况。 八节点单元有协调的温度形函数，尤其适用于描述弯曲的边界。 该单元可用于二维轴对称的稳态或瞬态热分析问题。其等效结构单元如PLANE83。
SOLID87－三维十节点四面体热实体 特别适合于对不规则的模型（例如从不同的CAD/CAM系统产生的模型）划分网格。每个节点只有一个温度自由度。 可用于三维的热稳态或瞬态分析问题，其等效的结构单元如SOLID92。
SOLID90－三维二十节点热实体 三维的八节点热单元SOLID70的高阶形式。二十个节点，每个节点一个温度自由度。二十节点单元有协调的温度形函数，尤其适用于描述弯曲的边界。 适用于三维的稳态或瞬态热分析问题。其等效的结构单元如SOLID95。
INFIN110－二维无限实体 用于模拟一个二维的边界开放的极大场问题，其一个单层用于描述无限体的外部子域。具有二维（平面的和轴对称）磁 势能，温度，或静电势能特性。由四或八节点定义，每个节点有单一的自由度。所依附的单元类型可以是PLANE13和PLANE53磁单 元，PLANE55、PLANE35和PLANE77热单元，或静电单元121。加上磁势或温度自由度后，分析可以是线性的或非线性的，静态的或动态的。
INFIN111－三维无限实体 用于模拟一个三维的边界开放的极大场问题，其一个单层用于描述无限体的外部子域。具有二维（平面的和轴对称）磁 势能，温度，或静电势能特性。由八或二十节点定义，有三维磁标量和向量势能，温度或静电势能特性。每个节点有单一的自由度。封闭的单元类型可以是 SOLID96和SOLID97和SOLID98和SOLID5和SOLID62磁单元，SOLID70和SOLID90和SOLID87热单元，或静电 单元SOLID122和SOLID123。加上磁势或温度自由度后，分析可以是线性的或非线性的，静态的或动态的。 对这个单元的几何体，节点坐标和坐标系在INFIN111中显示。由八或二十个节点和材料参数定义。必须定义非零的材料参数。
SHELL131－4节点热层壳单元 三维的层壳单元，具有面内和厚度方向的热传导能力。本单元四个节点，每个节点最多可以有32个自由度。本单元适 用于三维的稳态或瞬态热分析问题，产生的节点温度可施加于结构壳单元以用于模拟热弯曲。其等效的结构单元如SHELL43、SHELL63、 SHELL143或SHELL181。
SHELL132－8节点热层壳单元 三维的层壳单元，具有面内和厚度方向的热传导能力。本单元八个节点，每个节点最多可以有32个自由度。本单元适 用于三维的稳态或瞬态热分析问题，产生的节点温度可施加于结构壳单元以用于模拟热弯曲。其等效的结构单元如SHELL91、SHELL93、 SHELL99。